复杂挠性航天器转动惯量在线辨识算法研究.pdf

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1、第32卷2015年第5期上海AEROSPACE航天SHANGHAI文章编号:1006—1630(2015)05一000108复杂挠性航天器转动惯量在线辨识算法研究朱东方1、2,王卫华1、2,宋婷1、2,谭天乐1、2(1.上海市空间智能控制技术重点实验室,上海201109;2.上海航天控制技术研究所,上海201109)摘要:针对复杂航天器的质量特性辨识问题,将复杂挠性航天器作为研究对象,以控制力矩陀螺为执行机构,提出了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的一种复杂航天器转动惯量矩阵的辨识方法。辨识过程中,考虑柔性附件振动对航天器姿态的影

2、响,设计动态滑模闭环控制策略使航天器姿态稳定在期望的位置范围内,快速辨识出航天器的转动惯量矩阵。仿真结果表明:设计的辨识方法收敛速度快,主惯量的辨识误差小于2%。关键词:复杂挠性航天器;动态滑模变结构;挠性辨识;扩展卡尔曼滤波中图分类号:V448.21文献标志码:AOn‘LineIdentificationofFlexibleSpacecraftMomentofInertiaZHUDong—fan91~,WANGWei—hual~,SONGTin91~,TANTian—lel'2(1.ShanghaiKeyLaboratory

3、ofAerospaceIntelligentControlTechnology,Shanghai201109,China;2.ShanghaiInstituteofSpaceflightControlTechnology,Shanghai201109,China)Abstract:Tosolvethequalitycharacteristicsidentificationproblemofcomplexflexiblespacecraft,acomplexflexiblespacecraftasthecontrolobject

4、wasstudiedinthispaper.BasedontheextendedKalmanfilter,theinertiamatrixidentificationmethodforthecompIexflexibIespacecraftwasproposedbyusingofthecontroImomentgyrosastheexecutingagency.Inordertoguaranteetheattitudestabilizationofspacecraftduringtheidentificationprocess

5、,theimpactonthespacecraftattitudecontrolbytheflexibleattachmentvibrationwasconsidered.Theclosed—loopcontrollerusingdynamicslidingmodevariablestructuretheorywasdesigned,whichguaranteedthestabilityoftheclosedcontrolloopandeveneliminatingthehighfrequencyvibrationinduci

6、ngbythevariablestructurecontrollawwiththehighfrequencyswitchingfunction.Boththeclosed—loopcontr01lerandtheinertiamatrixidentificationf订tercouldrealizetheattitudestabilizationofspacecraftwithinthedesiredrangeofpositions,andidentifythespacecraftinertiamatrixquickly.Th

7、esimulationresultsshowedthatthemaininertiaidentificationerrorswerelessthan2%andtheproposedidentificationmethodhadfastconvergence.Keywords:Complexflexiblespacecraft;Dynamicslidingmode;Flexibleidentification;ExtendedKalmanfilter0引言随着对航天器需求的发展,航天器结构越来越趋于复杂化,而科学任务要求航天器指

8、向精度越来越高,这就增加了对控制系统的要求。航天器的状态估计、控制、故障诊断和隔离,主敏感器失效时飞行任务的连续成功执行,都受到质量特性未知变化的影响。挠性附件(包括大型天线、挠性帆板等)的振动、在轨燃料消耗、贮箱内液体的晃动等均会引起收稿日期:201312—25;修回日期:

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